Gravitációs energia - Gravitational energy

A Wikipédiából, a szabad enciklopédiából
Ábrázoló Earth „s gravitációs mező . Az objektumok felgyorsulnak a Föld felé, így elveszítik gravitációs energiájukat, és kinetikus energiává alakítják át .

A gravitációs energia vagy a gravitációs potenciális energia az a potenciális energia, amelyet egy masszív objektum egy másik masszív objektumhoz viszonyítva a gravitáció miatt kap . Ez a gravitációs mezőhöz kapcsolódó potenciális energia , amely akkor szabadul fel ( kinetikus energiává alakítva ), amikor az objektumok egymás felé esnek . A gravitációs potenciál energia megnő, ha két tárgyat távolabb visznek egymástól.

Két páronként kölcsönhatásban lévő részecske esetében a gravitációs potenciális energiát a

hol és hol van a két részecske tömege, a köztük lévő távolság és a gravitációs állandó .

Közel a Föld felszínéhez a gravitációs mező megközelítőleg állandó, és egy tárgy gravitációs potenciális energiája

ahol a tárgy tömege, a nehézségi gyorsulás , és a magassága az objektum tömegközéppontja fölött egy kiválasztott referencia szintet.

Newtoni mechanika

A klasszikus mechanikában két vagy több tömegnek mindig van gravitációs potenciálja . Az energia megőrzése megköveteli, hogy ez a gravitációs térenergia mindig negatív legyen , tehát nulla, ha az objektumok végtelenül távol vannak egymástól. A gravitációs potenciális energia az a potenciális energia, amellyel az objektum rendelkezik, mert egy gravitációs mezőn belül van.

Az erő egy pont tömeg, és egy másik pont tömege , adja Newton gravitációs törvénye :

Annak érdekében, hogy egy teljes erő teljes munkát végezzen a pont tömegének a végtelenségtől a két tömegpont végső távolságáig (például a Föld sugáráig) történő eljuttatásához, az erőt integrálják az elmozduláshoz:

Mivel az objektumon végzett teljes munka így írható:

Gravitációs potenciális energia

Általános relativitáselmélet

Az ívelt geodézia ("világvonalak") ábrázolása . Az általános relativitáselmélet szerint a tömeg torzítja a téridőt és a gravitáció Newton első törvényének természetes következménye.

Az általános relativitáselmélet a gravitációs energia rendkívül bonyolult, és nincs egyetlen elfogadott fogalmának. Időnként a Landau – Lifshitz ál-érzékelő segítségével modellezik, amely lehetővé teszi a klasszikus mechanika energia-impulzus megőrzési törvényeinek megtartását . Az anyag stressz-energia tenzor hozzáadása a Landau – Lifshitz pszeudotenzorhoz kombinált anyagot és gravitációs energia pszeudotenzort eredményez, amelynek eltűnő 4 - divergenciája van minden keretben - biztosítva a természetvédelmi törvényt. Vannak, akik kifogásolják ezt a levezetést azzal az indokkal, hogy az ál-érzékelők nem megfelelőek az általános relativitáselméletben, de a kombinált anyag és a gravitációs energia áltagadó eltérése tenzor .

Lásd még

Hivatkozások